專利名稱：電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛懸架結(jié)構(gòu)與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于車輛的電磁饋能型半主動(dòng)懸架控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
懸架是車輛重要的結(jié)構(gòu)與功能部件，對(duì)車輛整體性能影響重大。車用懸架按其工作原理可分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架及主動(dòng)懸架。被動(dòng)懸架主要由彈簧、減震器等組成，通過減震器消耗和彈簧緩沖車輛車軸與車身質(zhì)量之間的振動(dòng)能量來獲得減振效果，但固定的剛度和阻尼難以滿足各種減振要求。普通的半主動(dòng)懸架是將被動(dòng)懸架阻尼值不變的減震器改造成為阻尼值實(shí)時(shí)可調(diào)的阻尼元件以改善車輛的平順性。主動(dòng)懸架是在被動(dòng)懸架的基礎(chǔ)上增加一個(gè)可以產(chǎn)生主動(dòng)控制力的控制力發(fā)生器，從而具有輸出帶有負(fù)阻尼特性主動(dòng)控制力的能力，可使車輛平順性達(dá)到最優(yōu)，因此，從理論上講主動(dòng)懸架的性能要優(yōu)于半主動(dòng)懸 架，而半主動(dòng)懸架的優(yōu)勢在于控制系統(tǒng)簡單且無需外部動(dòng)力源，成本低廉。目前，現(xiàn)有的一種電磁饋能型主動(dòng)懸架使用螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)將直線的懸架運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)，再傳遞給電機(jī)，電機(jī)起饋能裝置和主動(dòng)力發(fā)生器的作用，一般采用定電壓的蓄電池作為電機(jī)起饋能的蓄能器和電機(jī)發(fā)出主動(dòng)力的動(dòng)力源。這種電磁饋能型主動(dòng)懸架的缺陷是
O螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程較小，效率較低。2)相對(duì)于懸架運(yùn)動(dòng)速度來說，電磁饋能阻尼力發(fā)生器饋能阻尼力為O的速度死區(qū)范圍沒被縮小，進(jìn)而影響了懸架性能的改善。其原因是電機(jī)饋能時(shí)，電機(jī)輸出電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，電機(jī)的饋能阻尼力矩與饋能電路的電流及電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)電機(jī)輸出電壓大于蓄電池電壓時(shí)，饋能電路的電流與饋能時(shí)電機(jī)輸出電壓與蓄電池電壓的差值成正比；當(dāng)電機(jī)輸出電壓小于蓄電池電壓，電機(jī)中沒有電流流過而不產(chǎn)生饋能阻尼力矩，因此當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于某一限值時(shí)，不產(chǎn)生饋能阻尼力矩，由于電機(jī)可正反轉(zhuǎn)，故在大于上述轉(zhuǎn)速限制的負(fù)值且小于上述轉(zhuǎn)速限制的正值時(shí)電機(jī)的饋能阻尼力矩為0，即上述轉(zhuǎn)速區(qū)域?yàn)殡姍C(jī)饋能阻尼力矩為O的死區(qū)。3)由于使用電壓固定的蓄電池作為儲(chǔ)能器和動(dòng)力源，無法對(duì)電機(jī)進(jìn)行變電壓的分級(jí)控制以獲取可分級(jí)調(diào)節(jié)的饋能阻尼或饋能阻尼力。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有電磁饋能型主動(dòng)懸架的缺陷，本發(fā)明提供一種電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制的裝置及其控制方法，提高電磁饋能型半主動(dòng)懸架的能量轉(zhuǎn)化效率，相對(duì)于懸架運(yùn)動(dòng)速度來說可縮小電磁饋能阻尼力發(fā)生器饋能阻尼力為O的速度死區(qū)范圍，并且能提供實(shí)時(shí)可調(diào)的減振饋能阻尼以改善車輛的平順性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置采用的技術(shù)方案是具有電磁饋能阻尼力發(fā)生器和控制單元，電磁饋能阻尼力發(fā)生器和懸架彈簧并接于車輪與簧載質(zhì)量之間，簧載質(zhì)量上設(shè)有簧載質(zhì)量加速度傳感器，電磁饋能阻尼力發(fā)生器具有饋能電機(jī)和螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，饋能電機(jī)上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，控制單元分別連接簧載質(zhì)量加速度傳感器、車輪質(zhì)量加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，電磁饋能阻尼力發(fā)生器通過饋能控制電路連接控制單元，饋能電機(jī)下部輸入端連接行星齒輪升速機(jī)構(gòu)，行星齒輪升速機(jī)構(gòu)下部輸入端連接滾珠絲杠上端；饋能控制電路包括電壓表、可控開關(guān)和蓄電池；電磁饋能阻尼力發(fā)生器通過CC與DD接線柱并接第一電壓表;AA接線柱通過第一、第四二極管分別連接CC、DD接線柱，BB接線柱通過第二、第三二極管分別連接CC與DD接線柱；AA接線柱通過第一、第三、第五可控開關(guān)分別連接第一、第二、第三蓄電池的正極， BB接線柱通過第二、第四、第六可控開關(guān)分別連接于第一、第二、第三蓄電池的負(fù)極；第一、第二、第三蓄電池正負(fù)兩極分別并聯(lián)第二、第三、第四電壓表；4個(gè)所述電壓表及6個(gè)所述可控開關(guān)均與控制單元相連。本發(fā)明電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置的控制方法采用的技術(shù)方案是1)由控制單元根據(jù)簧載質(zhì)量加速度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、車輪質(zhì)量加速度傳感器和第一電壓表的輸入信號(hào)判斷懸架減振需要的饋能阻尼力大??；2)當(dāng)控制單元判斷懸架需要的饋能阻尼力為O時(shí)，控制單元控制所有的可控開關(guān)均斷開；當(dāng)控制單元判斷懸架需要的饋能阻尼力為非O時(shí)，根據(jù)饋能阻尼力大小，在I個(gè)蓄電池的電壓、2個(gè)相鄰蓄電池串聯(lián)的電壓及3個(gè)蓄電池串聯(lián)的電壓中選擇最能滿足所述饋能阻尼力的充電電壓，由控制單元控制相應(yīng)可控開關(guān)的接通與斷開，按照對(duì)電壓最小的蓄電池或?qū)﹄妷褐妥钚〉?個(gè)相鄰串聯(lián)蓄電池優(yōu)先充電的原則對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；3)充電時(shí)，與饋能控制電路相接的饋能電機(jī)定子中有電流流過產(chǎn)生磁場，該磁場作用于饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子，使饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子上作用來自于饋能電機(jī)定子的饋能阻尼力矩，該饋能阻尼力矩通過行星齒輪升速機(jī)構(gòu)傳遞滾珠絲桿，而使?jié)L珠絲桿與滾珠螺母上在鉛垂方向上分別作用饋能阻尼力及其反力，滾珠絲桿上的饋能阻尼力傳遞到簧載質(zhì)量上，其反力傳遞到車輪質(zhì)量上。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，具有的有益效果是
I)本發(fā)明為饋能電機(jī)增設(shè)至少一級(jí)行星齒輪升速機(jī)構(gòu)，可避免使用低效小導(dǎo)程的螺母滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，可采用大導(dǎo)程的螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)；在懸架運(yùn)動(dòng)速度范圍內(nèi)，增大輸入發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可使饋能電機(jī)選擇在效率最高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，進(jìn)而提高電磁饋能型半主動(dòng)懸架的能量轉(zhuǎn)化效率和減小發(fā)電機(jī)的體積。2)采用至少一級(jí)行星齒輪升速機(jī)構(gòu)后，相對(duì)于懸架運(yùn)動(dòng)速度來說，可縮小電磁饋能阻尼力發(fā)生器饋能阻尼力為O的速度死區(qū)范圍，并增大特定速度下作用在懸架簧載質(zhì)量和車輪質(zhì)量上的饋能阻尼力。3)本發(fā)明將原有電壓固定的蓄電池分為2個(gè)以上的多個(gè)蓄電池來提供多個(gè)不同電壓的蓄電池(或蓄電池組)充電，這多個(gè)蓄電池(或蓄電池組)電壓小于等于原有電壓固定的蓄電池的電壓，因而可進(jìn)一步縮小電磁饋能阻尼力發(fā)生器饋能阻尼力為O的速度死區(qū)范圍，有利于在懸架運(yùn)動(dòng)速度范圍內(nèi)更好地對(duì)懸架實(shí)施更有效的控制來提高懸架的使用性倉泛。4)本發(fā)明可根據(jù)控制單元計(jì)算出使懸架性能最優(yōu)的饋能阻尼力后控制饋能電機(jī)對(duì)多個(gè)蓄電池選擇單獨(dú)充電、串聯(lián)充電或不充電，即在車輛常用行駛工況下根據(jù)減振需要實(shí)時(shí)地改變饋能電機(jī)的充電電壓，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁饋能阻尼力發(fā)生器的饋能阻尼進(jìn)行實(shí)時(shí)分級(jí)控制。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，
圖I是本發(fā)明在電磁饋能型半主動(dòng)懸架運(yùn)用的結(jié)構(gòu)及控制原理示意 圖2是圖I中電磁饋能阻尼力發(fā)生器4的結(jié)構(gòu)放大示意 圖3是圖I中饋能控制電路6的控制原理 圖中1.簧載質(zhì)量；2.簧載質(zhì)量加速度傳感器；3.轉(zhuǎn)速傳感器；4.電磁饋能阻尼力發(fā)生器；5.控制單元；6.饋能控制電路；7.車輪質(zhì)量；8.車輪質(zhì)量加速度傳感器；9.輪胎等效彈簧；10.懸架彈簧；11.上吊耳；12.齒圈；13.行星架；14.螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)保護(hù) 套；15.滾珠螺母；16.下吊耳；17.下工作缸；18.滾珠絲杠；19.太陽輪；20.饋能電機(jī)外殼；21.行星齒輪；22.饋能電機(jī)定子；23.饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子；24.第一電壓表；25.第二二極管；26.第一二極管；27.第一可控開關(guān)；28.第二可控開關(guān)；29.第三可控開關(guān)；30.第四可控開關(guān)；31.第五可控開關(guān)；32.第六可控開關(guān)；33.第四電壓表；34.第三蓄電池；35.第三電壓表；36.第二蓄電池；37.第一蓄電池；38.第二電壓表；39.第四二極管關(guān)；40.第三二極管。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明所運(yùn)用于的電磁饋能型半主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)為；在鉛垂方向上(與懸架運(yùn)動(dòng)相關(guān)的所有物理量的方向都是在鉛垂方向上)，車輪質(zhì)量7與輪胎等效彈簧9組成車輪，車輪位于簧載質(zhì)量I的下方，車輪與簧載質(zhì)量I之間并聯(lián)有懸架彈簧10與電磁饋能阻尼力發(fā)生器4，車輪直接與地面相互作用而使懸架產(chǎn)生振動(dòng)；在簧載質(zhì)量I上固定設(shè)有簧載質(zhì)量加速度傳感器2，在車輪質(zhì)量7上固定設(shè)有車輪質(zhì)量加速度傳感器8，電磁饋能阻尼力發(fā)生器4上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器3 ;簧載質(zhì)量加速度傳感器2、車輪質(zhì)量加速度傳感器8、轉(zhuǎn)速傳感器3各自通過信號(hào)線連接于控制單元5，電磁饋能阻尼力發(fā)生器4的兩輸出導(dǎo)線連接于饋能控制電路6，饋能控制電路6與控制單元5有多根控制線和多根信號(hào)線連接。如圖2所示，電磁饋能阻尼力發(fā)生器4最上部是上吊耳11，上吊耳11固定連接上部簧載質(zhì)量I和下部的饋能電機(jī)外殼20，使電磁饋能阻尼力發(fā)生器4上端通過上吊耳11連接簧載質(zhì)量I。饋能電機(jī)外殼20內(nèi)設(shè)置饋能電機(jī)和行星齒輪升速機(jī)構(gòu)，在饋能電機(jī)上設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器3。饋能電機(jī)下部的輸入端連接行星齒輪升速機(jī)構(gòu)，行星齒輪升速機(jī)構(gòu)下部的輸入端連接滾珠絲杠18的上端，滾珠絲杠18與滾珠螺母15相配合，滾珠螺母15固定設(shè)置在下工作缸17的上端面上，滾珠絲杠18的下部伸入到下工作缸17內(nèi)部，組成螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。下工作缸17的下端面連接下吊耳16，下吊耳16固定連接車輪質(zhì)量7，使電磁饋能阻尼力發(fā)生器4下端通過下吊耳16固定連接車輪質(zhì)量7。饋能電機(jī)包括饋能電機(jī)定子22和饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23，饋能電機(jī)定子22固定于饋能電機(jī)外殼20上，饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23與饋能電機(jī)定子22同軸且位于饋能電機(jī)定子22的中間。行星齒輪升速機(jī)構(gòu)包含齒圈12、行星架13、太陽輪19及行星齒輪21，齒圈12、行星架13、太陽輪19三者同軸，在徑向上從內(nèi)到外依次分布太陽輪19、行星架13和齒圈12，在太陽輪19與齒圈12間設(shè)有多個(gè)行星齒輪21，多個(gè)行星齒輪21的軸固結(jié)在一起組成行星架13，齒圈12與饋能電機(jī)外殼20固定連接。太陽輪19的輸出軸與饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23的輸入軸同軸并且太陽輪19的輸出軸上端固定連接饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23的輸入軸下端，行星架13中心與滾珠絲杠18中心同軸，行星架13的輸入端與滾珠絲杠18的上端相連。在滾珠絲杠18外套一個(gè)螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)保護(hù)套14，螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)保護(hù)套14的上端與饋能電機(jī)外殼20相接，下端與下工作缸17相接。如圖3中所示，饋能控制電路6包括多個(gè)電壓表、多個(gè)可控開關(guān)、多個(gè)蓄電池及連接導(dǎo)線。電磁饋能阻尼力發(fā)生器4通過兩輸出導(dǎo)線的CC與DD接線柱并聯(lián)第一電壓表24。AA接線柱通過第一可控開關(guān)27、第三可控開關(guān)29、第五可控開關(guān)31分別連接于第一蓄電池
37、第二蓄電池36、第三蓄電池34的正極，BB接線柱通過第二可控開關(guān)28、第四可控開關(guān)30、第六可控開關(guān)32分別連接于第一蓄電池37、第二蓄電池35、第三蓄電池34的負(fù)極。在第一蓄電池37正負(fù)兩極間并聯(lián)第二電壓表38，在第二蓄電池36正負(fù)兩極間并聯(lián)第三電壓表35，在第三蓄電池34正負(fù)兩極間并聯(lián)第四電壓表33。AA接線柱通過第一二極管26、第四二極管39分別連接電磁饋能阻尼力發(fā)生器4的CC與DD接線柱，第一二極管26、第四二極管39只允許電流由CC與DD接線柱單向流向AA接線柱。BB接線柱通過第二二極管25、第三二極管40分別連接電磁饋能阻尼力發(fā)生器4的CC與DD接線柱，第二二極管25、第三二極管40只允許電流由BB接線柱流向CC與DD接線柱。上述四個(gè)電壓表均通過信號(hào)線與控制單元5相連，并向控制單元5輸出各自檢測到的電壓信號(hào)，上述六個(gè)可控開關(guān)均通過控制線與控制單元5相連。在鉛垂方向上滾珠螺母15通過下工作缸17和下吊耳16連接于車輪，且滾珠螺母15相對(duì)于車輪在鉛垂方向上沒有位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；滾珠絲桿18與饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23固定連接，滾珠絲桿18相對(duì)饋能電機(jī)定子22與饋能電機(jī)外殼20在鉛垂方向上無位置變化，但在旋轉(zhuǎn)方向上有位置變化，饋能電機(jī)外殼20通過上吊耳11與簧載質(zhì)量I固定連接，即滾珠絲桿I8相對(duì)簧載質(zhì)量I在鉛垂方向上無位置變化，但在旋轉(zhuǎn)方向上有位置變化。在車輛行駛時(shí)，路面不平度對(duì)由車輪質(zhì)量7和輪胎等效彈簧8組成的車輪產(chǎn)生沖擊，從而引起車輪振動(dòng)，車輪振動(dòng)使得車輪與簧載質(zhì)量I之間的相對(duì)位置發(fā)生改變，該相對(duì)位置的改變一方面使懸架彈簧10發(fā)生實(shí)時(shí)變形而使車輪與簧載質(zhì)量I存在彈簧作用力，該 相對(duì)位置的改變另一方面使在鉛垂方向上相對(duì)于簧載質(zhì)量I位置固定不變的滾珠絲桿18與在鉛垂方向上相對(duì)于車輪位置固定不變的滾珠螺母15產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，促使?jié)L珠絲桿18產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲桿18的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星齒輪升速機(jī)構(gòu)動(dòng)作，對(duì)滾珠絲桿18的轉(zhuǎn)速升高，升高的轉(zhuǎn)速傳遞到饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23 ο饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),使饋能電機(jī)定子22產(chǎn)生感生電動(dòng)勢而對(duì)饋能控制電路6輸出電能，同時(shí)產(chǎn)生饋能阻尼力矩，該饋能阻尼力矩通過行星齒輪升速機(jī)構(gòu)傳遞到滾珠絲桿18，滾珠絲桿18與滾珠螺母15將該饋能阻尼力矩轉(zhuǎn)化成鉛垂方向上的作用力分別傳遞到簧載質(zhì)量I和車輪，該力即為車輪振動(dòng)使得車輪與簧載質(zhì)量I之間的相對(duì)位置發(fā)生改變通過電磁饋能阻尼力發(fā)生器4產(chǎn)生饋能阻尼力。此外，簧載質(zhì)量加速度傳感器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、車輪質(zhì)量加速度傳感器8在上述振動(dòng)存在時(shí)會(huì)檢測到實(shí)時(shí)變化的簧載質(zhì)量加速度、饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23的轉(zhuǎn)速、車輪質(zhì)量加速度等信號(hào)，并將上述信號(hào)傳遞給控制單元5。由控制單元5根據(jù)簧載質(zhì)量加速度傳感器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、車輪質(zhì)量加速度傳感器8和第一電壓表24的輸入信號(hào)判斷懸架減振需要的饋能阻尼力大小。當(dāng)控制單元5判斷懸架需要的饋能阻尼力為O時(shí)，控制單元5控制所有的可控開關(guān)均斷開；當(dāng)控制單元5判斷懸架需要的饋能阻尼力非O時(shí)，根據(jù)饋能阻尼力大小，據(jù)此在I個(gè)蓄電池的電壓、2個(gè)相鄰蓄電池串聯(lián)的電壓及3個(gè)蓄電池串聯(lián)的電壓中選擇最能滿足所述饋能阻尼力的充電電壓，由控制單元5控制相應(yīng)可控開關(guān)的接通與斷開，按照對(duì)電壓最小的蓄電池或?qū)﹄妷褐妥钚〉?個(gè)相鄰串聯(lián)蓄電池優(yōu)先充電的原則對(duì)蓄電池進(jìn)行充電?？刂茊卧?控制相關(guān)可控開關(guān)的接通與斷開，使饋能電機(jī)定子22對(duì)具體的蓄電池充電形成完整饋能電路，饋能電機(jī)定子22中有電流流過而產(chǎn)生磁場，該磁場對(duì)饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23的磁場相互作用，使饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子23被作用來自饋能電機(jī)定子22的饋能阻尼力矩，該饋能阻尼力矩通過行星齒輪升速機(jī)構(gòu)傳遞滾珠絲桿18，滾珠絲桿18與滾珠螺母15在上述饋能阻尼力矩的作用下，在鉛垂方向上產(chǎn)生作用在滾珠絲桿18與滾珠螺母15上的一對(duì)饋能阻尼力及其反力，滾珠絲桿18上的饋能阻尼力大小不變地傳遞到簧載質(zhì)量I上，其反力大小不變地傳遞到車輪上，上述饋能阻尼力及反力分別作用于簧載質(zhì)量I和車輪，從而獲得更好的懸架使用性能。例如當(dāng)控制單元5判斷電磁饋能阻尼力發(fā)生器4對(duì)I個(gè)蓄電池單獨(dú)充電時(shí)，饋能 阻尼力可使懸架性能最優(yōu)，控制單元5控制對(duì)電壓最小的蓄電池充電，例如對(duì)電壓最小的第一蓄電池37充電，控制單元5則控制AA接線柱聯(lián)接第一蓄電池37正極、BB接線柱聯(lián)接第一蓄電池37負(fù)極的第一可控開關(guān)27、第二可控開關(guān)28接通，控制第三可控開關(guān)29、第四可控開關(guān)30、第五可控開關(guān)31、第六可控開關(guān)32斷開，對(duì)其他蓄電池單獨(dú)充電的控制方法與對(duì)第一蓄電池37的控制方法雷同。當(dāng)控制單元5根據(jù)簧載質(zhì)量加速度傳感器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、車輪質(zhì)量加速度傳感器8、第一電壓表24的輸入信號(hào)判斷電磁饋能阻尼力發(fā)生器4對(duì)2個(gè)蓄電池串聯(lián)充電時(shí)，饋能阻尼力可使懸架性能最優(yōu)，控制單元5則控制對(duì)2個(gè)相鄰電壓和最小的2個(gè)蓄電池串聯(lián)充電，如果對(duì)第一蓄電池37和第二蓄電池36串聯(lián)充電，控制單元5則控制AA接線柱聯(lián)接第一蓄電池37的正極、BB接線柱聯(lián)接第二蓄電池36的負(fù)極的第一可控開關(guān)27、第四可控開關(guān)30接通，控制第二可控開關(guān)28、第三可控開關(guān)29、第五可控開關(guān)31和第六可控開關(guān)32斷開，對(duì)第二蓄電池36和第三蓄電池34串聯(lián)充電的方法與對(duì)第一蓄電池37和第二蓄電池36串聯(lián)充電控制方法雷同。當(dāng)控制單元5根據(jù)簧載質(zhì)量加速度傳感器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、車輪質(zhì)量加速度傳感器8、第一電壓表24的輸入信號(hào)判斷電磁饋能發(fā)生器4對(duì)3個(gè)蓄電池串聯(lián)充電時(shí)，饋能阻尼力可使懸架性能最優(yōu)，控制單元5則控制對(duì)第一蓄電池37、第二蓄電池36、第三蓄電池34串聯(lián)充電，控制單元5則控制AA接線柱聯(lián)接第一蓄電池37正極、BB接線柱聯(lián)接第三蓄電池34負(fù)極的第一可控開關(guān)27和第六可控開關(guān)32接通，控制第二可控開關(guān)28、第三可控開關(guān)29、第四可控開關(guān)30和第五可控開關(guān)31斷開。本發(fā)明將電壓固定不變的蓄電池改造為可提供3種不同電壓充電的蓄電池組，為電磁饋能型半主動(dòng)懸架提供四種不同的饋能阻尼，其中有2種電壓小于原蓄電池電壓，充電電壓減小，饋能電機(jī)輸出電壓與充電電壓的差值增大，導(dǎo)致饋能電機(jī)饋能阻尼力矩為O的轉(zhuǎn)速死區(qū)范圍減小。在某一具體的懸架運(yùn)動(dòng)速度或饋能電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速，控制單元5對(duì)饋能控制電路實(shí)施控制可獲取上述4種不同電壓的充電狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)可輸出4種不同的饋能阻尼力，即具體轉(zhuǎn)速下電機(jī)的饋能阻尼力可實(shí)現(xiàn)4級(jí)分級(jí)控制；對(duì)于所有的懸架運(yùn)動(dòng)速度，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁饋能型半主動(dòng)懸架的饋能阻尼實(shí)現(xiàn)分四級(jí)的實(shí)時(shí)控制。本發(fā)明僅以一級(jí)行星齒輪升速機(jī)構(gòu)和可對(duì)3個(gè)蓄電池選擇充電的實(shí)施例說明，當(dāng)本發(fā)明采用一級(jí)以上的行星齒輪升速機(jī)構(gòu)時(shí)，可參照?qǐng)D2，將各級(jí)行星齒輪升速機(jī)構(gòu)相串 接。當(dāng)本發(fā)明采用3個(gè)以上蓄電池時(shí)，可參見圖3，在AA和BB接線柱之間再連接多個(gè)蓄電池、相應(yīng)數(shù)量的電壓表以及相對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)。其控制方法與采用一級(jí)行星齒輪升速機(jī)構(gòu)和3個(gè)蓄電池的控制方法雷同。
權(quán)利要求
1.一種電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置，具有電磁饋能阻尼力發(fā)生器(4)和控制單元(5)，電磁饋能阻尼力發(fā)生器(4)和懸架彈簧(10)并接于車輪與簧載質(zhì)量(I)之間，簧載質(zhì)量(I)上設(shè)有簧載質(zhì)量加速度傳感器(2 )，電磁饋能阻尼力發(fā)生器(4 )具有饋能電機(jī)和螺母-滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，饋能電機(jī)上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器(3)，控制單元(5)分別連接簧載質(zhì)量加速度傳感器(2 )、車輪質(zhì)量加速度傳感器(8 )和轉(zhuǎn)速傳感器(3 )，其特征是電磁饋能阻尼力發(fā)生器(4 )通過饋能控制電路(6 )連接控制単元(5 )，饋能電機(jī)下部輸入端連接行星齒輪升速機(jī)構(gòu)，行星齒輪升速機(jī)構(gòu)下部輸入端連接滾珠絲杠(18)上端；饋能控制電路(6)包括電壓表、可控開關(guān)和蓄電池；電磁饋能阻尼力發(fā)生器(4)通過CC與DD接線柱并接第一電壓表(24);AA接線柱通過第一、第四ニ極管(26、39)分別連接CC、DD接線柱，BB接線柱通過第二、第三ニ極管(25、40)分別連接CC與DD接線柱-M接線柱通過第一、第三、第五可控開關(guān)(27、29、31)分別連接第一、第二、第三蓄電池(37、36、34)的正極，BB接線柱通過第二、第四、第六可控開關(guān)(28、30、32)分別連接于第一、第二、第三蓄電池(37、36、34)的負(fù)極；第一、第二、第三蓄電池(37、36、34)正負(fù)兩極分別并聯(lián)第二、第三、第四電壓表(38、35、33) ；4個(gè)所述電壓表及6個(gè)所述可控開關(guān)均與控制單元(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置，其特征是所述行星齒輪升速機(jī)構(gòu)包括在徑向上從內(nèi)到外依次分布且同軸的太陽輪(19)、行星架(13)和齒圈(12)，太陽輪(19)與齒圈(12)間設(shè)有多個(gè)行星齒輪(21);所述饋能電機(jī)包括饋能電機(jī)定子(22)和與饋能電機(jī)定子(22)同軸且位于饋能電機(jī)定子(22)的中間饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子(23);所述太陽輪(19)的輸出軸與饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子(23)的輸入軸同軸相連接；所述行星架(13)的輸入端與滾珠絲杠(18)上端相連接。
3.—種如權(quán)利要求I所述電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置的控制方法，其特征是具有如下步驟 O由控制單元(5)根據(jù)簧載質(zhì)量加速度傳感器(2)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)、車輪質(zhì)量加速度傳感器(8)和第一電壓表(24)的輸入信號(hào)判斷懸架減振需要的饋能阻尼力大??； 2)當(dāng)控制單元(5)判斷懸架需要的饋能阻尼カ為O吋，控制單元(5)控制所有的可控開關(guān)均斷開；當(dāng)控制單元(5)判斷懸架需要的饋能阻尼カ為非O時(shí)，根據(jù)饋能阻尼力大小，在I個(gè)蓄電池的電壓、2個(gè)相鄰蓄電池串聯(lián)的電壓及3個(gè)蓄電池串聯(lián)的電壓中選擇最能滿足所述饋能阻尼カ的充電電壓，由控制單元(5)控制相應(yīng)可控開關(guān)的接通與斷開，按照對(duì)電壓最小的蓄電池或?qū)﹄妷褐妥钚〉?個(gè)相鄰串聯(lián)蓄電池優(yōu)先充電的原則對(duì)蓄電池進(jìn)行充電； 3)充電時(shí)，與饋能控制電路(6)相接的饋能電機(jī)定子(22)中有電流流過產(chǎn)生磁場，該磁場作用于饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子(23 )，使饋能電機(jī)轉(zhuǎn)子(23 )上作用來自于饋能電機(jī)定子(22 )的饋能阻尼カ矩，該饋能阻尼力矩通過行星齒輪升速機(jī)構(gòu)傳遞滾珠絲桿(18)，使?jié)L珠絲桿(18)與滾珠螺母(15)上在鉛垂方向上分別作用饋能阻尼力及其反力，滾珠絲桿(18)上的饋能阻尼力傳遞到簧載質(zhì)量(I)上，其反力傳遞到車輪質(zhì)量(7)上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種車輛電磁饋能型半主動(dòng)懸架饋能阻尼實(shí)時(shí)控制裝置及方法，饋能電機(jī)下部輸入端連接行星齒輪升速機(jī)構(gòu)，行星齒輪升速機(jī)構(gòu)下部輸入端連接滾珠絲杠上端；饋能控制電路包括電壓表、可控開關(guān)和蓄電池；根據(jù)饋能阻尼力大小，在1個(gè)蓄電池的電壓、2個(gè)相鄰蓄電池串聯(lián)的電壓及3個(gè)蓄電池串聯(lián)的電壓中選擇最能滿足所述饋能阻尼力的充電電壓，由控制單元控制相應(yīng)可控開關(guān)的接通與斷開，按照對(duì)電壓最小的蓄電池或?qū)﹄妷褐妥钚〉?個(gè)相鄰串聯(lián)蓄電池優(yōu)先充電的原則對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；可使饋能電機(jī)選擇在效率最高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，提高能量轉(zhuǎn)化效率，對(duì)電磁饋能阻尼力發(fā)生器的饋能阻尼進(jìn)行實(shí)時(shí)分級(jí)控制。
文檔編號(hào)B60G17/016GK102700378SQ20121005478
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者何仁, 武曉暉, 王勇剛, 王勝, 陳士安 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)